[發明專利]一種超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610123661.2
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105754144B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 楊浩;宋爽;陳嶸;呂中;程剛;鄧黎丹
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08K9/00
• 分類號: C08K9/00;C08K9/04;C08K3/04;C08L61/28;C08L75/04;C08L67/00;C08L71/00;C08L29/04;C09K3/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了一種超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料及其制備方法，采用微波?超聲波法，以乙二胺為還原劑，將氧化石墨烯還原成還原氧化石墨烯，并在空穴等聲波作用下將還原氧化石墨烯分散并附著到商品海綿上，從而得到超疏水性的還原氧化石墨烯/海綿復合材料。本發明方法操作簡單，成本低廉，反應耗時短，效率高，能耗低，有利于工業大規模生產。采用本方法制備的還原氧化石墨烯/海綿復合材料具有優異的疏水性能和吸油性能、吸附量大、穩定性好，可作為選擇性吸附劑用于含油廢水的處理。

技術領域

本發明屬于功能復合材料制備技術領域，特別涉及一種將有機納米材料與海綿復合的方法。

背景技術

近年來，海上漏油事件屢屢發生，從我國渤海灣油井的直接泄露事故、青島石油泄漏事件到大量的遠洋油輪泄露都對海洋生態環境造成極大的破壞，除此之外還有陸地上大量的含油工業廢水和生活廢水進入海洋。泄漏到水面上的油必須及時清除，否則將給自然界、生態環境及人類帶來巨大災難。目前處理水體油污染的主要方法有以下幾種：一是化學法，主要包括燃燒法和化學處理劑，如分散劑，凝油劑和集油劑；二是生物法，利用微生物對油品進行降解來解決溢油污染的問題；三是物理方法，采用圍油欄將海洋表面的溢油圍住，然后再利用吸油材料將溢油收集起來。其中物理法具有方法簡單、吸油速率快、無二次污染等優點而廣泛使用。

在上述物理方法中，吸油材料對油水分離的效果具有重要影響。其中石墨烯基海綿可用于吸附多種常見的油品，并適用于污水處理或液液分離的領域。石墨烯基海綿在吸附油品之后可采用機械擠壓、萃取或低、高壓蒸餾等方法進行除污處理，將油品從石墨烯基海綿中徹底清除或者回收利用。商用海綿是一種價格低廉的多孔材料，將石墨烯直接涂覆于其表面制得具有良好吸附性和油水選擇性的石墨烯基吸油材料已有報道。Yue等[ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5,10018-10026]以水合肼作為還原劑，并利用氨水調節反應體系的pH值，將海綿上氧化石墨烯原位還原以得到還原氧化石墨烯海綿。該方法中使用的水合肼是一種強還原劑，與氧化劑接觸，會自燃自爆，且具有強腐蝕性、滲透性和毒性。同時該方法得到的還原氧化石墨烯海綿的水接觸只有127°，并未達到超疏水。上述報道的方法或反應條件苛刻，有一定的危險性，或反應過程復雜，反應周期長，且所報道的還原氧化石墨烯復合海綿均未達到超疏水性，也沒有采用任何技術手段使還原氧化石墨烯穩定附著到海綿上，因此穩定性較差。

綜上，針對經濟社會發展過程中出現的含油廢水而引起的環境污染問題，基于目前所使用的吸油材料的缺陷和不足，如吸油量小、重復使用差、制備方法復雜、油水選擇性差和生物降解能力差等，設計出能夠高倍率吸附水面油污的吸附材料，具有巨大的現實意義和經濟意義。

發明內容

本發明的主要目的在于解決目前技術上存在的不足，提供一種簡單快捷制備超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料的方法，解決當前復合材料制備過程中，制備條件苛刻、工藝繁瑣、周期長、穩定性差等問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料的制備方法，

1)底材(海綿)的預處理

將海綿浸泡在無水乙醇溶液中，超聲清洗，取出后再用水沖洗干凈，烘干、備用。

2)超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料的制備

將氧化石墨溶于去水中，超聲使其均勻分散得到氧化石墨烯溶液，然后加入一定量的乙二胺，將所得混合液轉移至微波-超聲波反應器中，調節微波和超聲波功率，使溶液沸騰回流，進行第一步反應，將氧化石墨烯還原得到還原氧化石墨烯，然后將經步驟1)預處理后的海綿放入反應器的混合液中，繼續進行反應，使所得氧化石墨烯分散并附著到海綿表面；反應結束后，取出海綿，并用水沖洗、烘干，即得所述超疏水還原氧化石墨烯/海綿復合材料。

上述方案中，所述海綿可選擇三聚氰胺海綿、聚氨酯海綿、聚酯海綿、聚醚海綿或聚乙烯醇海綿等市售商品。